JP-2026077062-A - リードフレーム、半導体装置の中間製品および半導体装置の製造方法

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Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を向上させること。【解決手段】リードフレームは、半導体素子が搭載される搭載面を有する放熱板と、リードを有する単位リードフレームと、を備える。放熱板は、平面視で外側に突出する第１の突起部を有する。単位リードフレームは、平面視で内側に突出する第２の突起部を有する。第１の突起部と第２の突起部とが接合することで、放熱板が単位リードフレームに固定される。【選択図】図２Ａ

Inventors

柴憲一郎
宗岡秀策

Assignees

株式会社三井ハイテック

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (6)

半導体素子が搭載される搭載面を有する放熱板と、リードを有する単位リードフレームと、を備え、前記放熱板は、平面視で外側に突出する第１の突起部を有し、前記単位リードフレームは、平面視で内側に突出する第２の突起部を有し、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが接合することで、前記放熱板が前記単位リードフレームに固定されるリードフレーム。
前記第１の突起部は、溝部を有し、前記第２の突起部は、先端部が前記溝部に対応する形状の突起部を有し、前記突起部が前記溝部に嵌合することで、前記放熱板が前記単位リードフレームに固定される請求項１に記載のリードフレーム。
前記放熱板は、前記第１の突起部の基端部に貫通孔を有する請求項１または２に記載のリードフレーム。
搭載面を有する放熱板と、リードを有する単位リードフレームと、を有するリードフレームと、前記放熱板の前記搭載面に搭載される半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止樹脂と、を備え、前記放熱板は、平面視で外側に突出する第１の突起部を有し、前記単位リードフレームは、平面視で内側に突出する第２の突起部を有し、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが接合することで、前記放熱板が前記単位リードフレームに固定され、前記第１の突起部と前記第２の突起部との接合部は、前記封止樹脂から露出する半導体装置の中間製品。
搭載面を有する放熱板において、平面視で外側に突出する第１の突起部と、リードを有する単位リードフレームにおいて、平面視で内側に突出する第２の突起部とを接合する工程と、前記放熱板の前記搭載面に半導体素子を搭載する工程と、前記第１の突起部と前記第２の突起部との接合部が露出するように、前記半導体素子を封止樹脂で封止する工程と、前記第１の突起部における前記封止樹脂と前記接合部との間を切断する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
前記放熱板は、前記第１の突起部の基端部に貫通孔を有し、前記切断する工程は、前記貫通孔が切断ラインに含まれるように前記第１の突起部を切断する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。

Description

開示の実施形態は、リードフレーム、半導体装置の中間製品および半導体装置の製造方法に関する。たとえば、パワー半導体素子などの大きな電流を制御する半導体素子を実装した半導体装置では、この半導体素子から発生する熱を効率よく放熱させるため、リードフレーム本体に放熱板を接合し、この放熱板上に直接半導体素子を載置するものが知られている。特開２００１－１４４２４２号公報図１Ａは、実施形態に係る放熱板の一例を示す平面図および側面図である。図１Ｂは、実施形態に係るリードフレーム本体の一例を示す拡大平面図である。図２Ａは、実施形態に係るリードフレームの一例を示す拡大平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示すＡ－Ａ線の矢視断面図である。図３Ａは、実施形態に係る放熱板と単位リードフレームとの接合領域の一例を示す拡大平面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。図４Ａは、実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。図４Ｂは、図４Ａに示すＣ－Ｃ線の矢視断面図である。図５Ａは、実施形態の変形例１に係る放熱板と単位リードフレームとの接合領域の一例を示す拡大断面図である。図５Ｂは、実施形態の変形例２に係る放熱板と単位リードフレームとの接合領域の一例を示す拡大平面図である。図６Ａは、実施形態の変形例３に係る放熱板と単位リードフレームとの接合領域の一例を示す拡大平面図である。図６Ｂは、実施形態に係る半導体装置の製造工程の手順の一例を示すフローチャートである。図７Ａは、実施形態に係る接合工程の一例について説明するための図である。図７Ｂは、実施形態に係る搭載工程および配線形成工程の一例について説明するための図である。図８Ａは、実施形態に係る封止工程の一例について説明するための図である。図８Ｂは、実施形態に係る切断工程の一例について説明するための図である。以下、添付図面を参照して、本願の開示するリードフレーム、半導体装置の中間製品および半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係および比率が異なる部分が含まれている場合がある。＜放熱板＞最初に、実施形態に係るリードフレーム１（図２Ａ参照）を構成する放熱板１０の構成について、図１Ａを参照しながら説明する。図１Ａは、実施形態に係る放熱板１０の一例を示す平面図および側面図である。放熱板１０は、後述する半導体装置１００（図４Ａ参照）のダイパッドとして機能する。図１Ａに示すように、実施形態に係る放熱板１０は、平板状であり、一方の主面が半導体素子３０（図４Ａ参照）の搭載される搭載面１１である。また、放熱板１０は、搭載面１１の反対側に裏面１２を有する。放熱板１０は、たとえば、矩形状の本体部１３と、２つの突起部１４とを有する。突起部１４は、第１の突起部の一例である。この２つの突起部１４は、本体部１３において互いに向かい合う２辺から、外側にそれぞれ突出する。また、放熱板１０は、２つの突起部１４の先端部にそれぞれ位置する２つの溝部１５を有する。この２つの溝部１５は、たとえば、放熱板１０の中心Ｘ１を基準として、点対称となる箇所に位置する。溝部１５は、たとえば直方体状であり、プレス加工またはエッチング加工で形成可能である。また、放熱板１０は、２つの突起部１４の基端部にそれぞれ位置する２つの貫通孔１６を有する。貫通孔１６は、たとえば、放熱板１０の厚み方向に沿って放熱板１０を貫通する。また、貫通孔１６は、たとえば、放熱板１０の本体部１３において、かかる貫通孔１６に隣接する１辺に沿って位置する。放熱板１０は、熱伝導性のよい金属、たとえば銅または銅合金などで構成される。なお、放熱板１０の本体部１３は、平面視で矩形状に限られず、多種多様な平面形状を有していてもよい。＜リードフレーム本体＞つづいて、実施形態に係るリードフレーム１（図２Ａ参照）を構成するリードフレーム本体２０の構成について、図１Ｂを参照しながら説明する。図１Ｂは、実施形態に係るリードフレーム本体２０の一例を示す拡大平面図である。実施形態に係るリードフレーム本体２０は、銅、銅合金、または鉄ニッケル合金などで構成される金属板に、プレス加工やエッチング加工などが施されて所定のパターンが形成された部材である。実施形態に係るリードフレーム本体２０は、たとえば平面視で帯形状を有し、長手方向に沿って複数の単位リードフレーム２０Ａが並んで形成されている。なお、本開示では、リードフレーム本体２０の長手方向に沿ってだけでなく、幅方向にも沿って複数の単位リードフレーム２０Ａが並んで形成されていてもよい。図１Ｂに示すように、単位リードフレーム２０Ａは、複数のリード２１と、複数の突起部２２とを有する。突起部２２は、第２の突起部の一例である。また、隣接する単位リードフレーム２０Ａ同士は、コネクティングバー２３によって連結される。リード２１は、半導体装置１００（図４Ａ参照）の接続端子として機能する。複数のリード２１は、たとえば、単位リードフレーム２０Ａにおける中央部Ｘ２の周囲に位置する。リード２１は、たとえば、ダムバー２４によってコネクティングバー２３に支持される。突起部２２は、たとえば、コネクティングバー２３に支持される。そして、突起部２２は、単位リードフレーム２０Ａの内側（たとえば、中央部Ｘ２側）に向かって延在する。突起部２２は、たとえば、１つの単位リードフレーム２０Ａに接する両側のコネクティングバー２３にそれぞれ１つずつ設けられる。突起部２２の先端部２２ａ（図３Ａ参照）は、平面視で放熱板１０（図１Ａ参照）の溝部１５（図１Ａ参照）に対応する形状を有する。パイロット孔２５は、帯形状のリードフレーム本体２０の両側に並んで形成され、各種処理におけるリードフレーム本体２０およびリードフレーム１の位置決めに用いられる。＜リードフレーム＞つづいて、実施形態に係るリードフレーム１の詳細な構成について、図２Ａ～図３Ｂを参照しながら説明する。図２Ａは、実施形態に係るリードフレーム１の一例を示す拡大平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示すＡ－Ａ線の矢視断面図である。実施形態に係るリードフレーム１は、たとえば平面視で帯形状を有し、長手方向に沿って複数の単位リードフレーム１Ａが並んで形成されている。かかる単位リードフレーム１Ａは、リードフレーム１を用いて製造される半導体装置１００（図４Ａ参照）の一つ一つに対応する部位である。隣接する単位リードフレーム１Ａ同士は、コネクティングバー２３によって連結される。なお、本開示では、リードフレーム１の長手方向に沿ってだけでなく、幅方向にも沿って複数の単位リードフレーム１Ａが並んで形成されていてもよい。図２Ａに示すように、単位リードフレーム１Ａは、放熱板１０と、単位リードフレーム２０Ａとを有する。単位リードフレーム１Ａにおいて、たとえば、放熱板１０の中心Ｘ１（図１Ａ参照）は、単位リードフレーム２０Ａの中央部Ｘ２（図１Ｂ参照）と平面視で同じ箇所または近い箇所に位置する。また、単位リードフレーム１Ａにおいて、複数のリード２１および複数の突起部２２は、たとえば、放熱板１０の周囲に位置する。実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、単位リードフレーム２０Ａにおける突起部２２の先端部２２ａが、放熱板１０の突起部１４に位置する溝部１５に嵌合することで、放熱板１０が単位リードフレーム２０Ａに固定されるとよい。すなわち、実施形態では、放熱板１０の突起部１４と、単位リードフレーム２０Ａの突起部２２とが接合することで、放熱板１０が単位リードフレーム２０Ａに固定されるとよい。これにより、突起部１４と突起部２２との接合部の周辺に位置する放熱板１０の幅を狭くすることができる。この作用による効果の詳細については後述する。また、実施形態では、図２Ｂに示すように、突起部２２が屈曲部２２ｂを有してもよい。かかる屈曲部２２ｂは、たとえば、先端部２２ａよりも突起部２２の基端側に位置し、単位リードフレーム２０Ａにおける一方の主面（図では裏面）側に向かうように屈曲する。これにより、突起部２２の先端部２２ａとリード２１（図２Ａ参照）とが面一にならなくなるため、放熱板１０とリード２１とが面一になることを抑制できる。すなわち、実施形態では、図２Ａに示すように、放熱板１０とリード２１とが平面視で重なっている場合でも、放熱板１０とリード２１とが接触しない。したがって、実施形態によれば、放熱板１０をより大きくできるため、半導体装置１００の放熱特性が向上する。図３Ａは、実施形態に係る放熱板１０と単位リードフレーム２０Ａとの接合領域の一例を示す拡大平面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。図３Ａに示すように、実施形態では、放熱板１０の突起部１４が、溝部１５に隣接して位置する２つの別の溝部１７を有していてもよい。この２つの別の溝部１７は、たとえば、互いで溝部１５を挟むように位置してもよい。また、別の溝部１７は、突起部２２の先端部２２ａが溝部１５に収容された後に、図３Ｂに示すように、溝部１５の周囲を断面視でＶ形状にプレス加工することで形成されてもよい。これにより、別の溝部１７の形成工程によって、溝部１５に収容された先端部２２ａの側面２２ａ１が両側から押圧されることから、放熱板１０を単位リードフレーム２０Ａに安定して固定することができる。したがって、実施形態によれば、半導体装置１００を製造する際などに、単位リードフレーム２０Ａから放熱板１０が脱離することを抑制できるため、半導体装置１００を安定して製造することができる。また、実施形態では、突起部２２における先端部２２ａの幅が溝部１５の幅よりも小さい場合でも、先端部２２ａが溝部１５に収容された後に、別の溝部１７の形成工程によって先端部２２ａの側面２２ａ１を押圧することができる。すなわち、実施形態では、突起部２２における先端部２２ａの幅が溝部１５の幅よりも小さい場合でも、放熱板１０に別の溝部１７を形成することで、先端部２２ａを溝部１５に嵌合可能である。したがって、実施形態によれば、先端部２２ａを溝部１５に容易に収容可能となるため、リードフレーム１の製造工程を簡便にすることができる。また、実施形態では、放熱板１０が、１つの溝部１５ごとに別の溝部１７を２つ有してもよい。これにより、２つの方向から先端部２２ａの側面２２ａ１を押圧することができるため、放熱板１０を単位リードフレーム２０Ａに安定して固定することができる。したがって、実施形態によれば、半導体装置１００を製造する際などに、単位リードフレーム２０Ａから放熱板１０が脱離することを抑制できるため、半導体装置１００を安定して製造することができる。また、実施形態では、図３Ａに示すように、溝部１５に隣接する別の溝部１７が、平面視で矩形状の溝部１５の１辺に沿って位置してもよい。これにより、別の溝部１７が溝部１５の１辺に対して斜めに配置される場合と比べて、溝部１５に嵌合する突起部２２の側面２２ａ１を均等に押圧することができる。したがって、実施形態によれば、半導体装置１００を製造する際などに、単位リードフレーム２０Ａから放熱板１０が脱離することを抑制できるため、半導体装置１００を安定して製造することができる。＜半導体装置＞つづいて、実施形態に係るリードフレーム１を用いた半導体装置１００の構成について、図４Ａ～図６Ａを参照しながら説明する。図４Ａは、実施形態に係る半導体装置１００の一例を示す平面図である。図４Ｂは、図４Ａに示すＣ－Ｃ線の矢視断面図である。なお、理解を容易にするため、図４Ａでは封止樹脂５０を破線